浅谈某酒店空调系统中地埋管施工技术

黄建斌

【摘要】简要介绍北外滩鹏欣悦榕庄酒店地源热泵空调系统中地埋管原理，概述了地埋管高效节能特点，重点阐述了地源热泵空调系统中地埋管施工技术及质量控制要点，为地埋管工程施工指明方向，从而使该地埋管施工质量得到有效控制。

【关键词】地埋管;高效节能;施工技术;质量控制

【中图分类号】TU834.3+5

【文献标识码】A

1、工程概况

本工程项目名称为上海北外滩鹏欣悦榕庄酒店，已交付使用，并由上海北外滩鹏欣悦榕庄酒店管理公司运营管理，地址在上海市虹口区公平路、海平路，南临黄浦江。酒店设标准客房118套、商务套房11套，顶层设置1套总统套房。

本工程项目空调采用地源热泵的地埋管系统，地埋管钻孔约320个，考虑到现场实际施工情况，按照有效利用率95%计算，采用单U形式地埋管，管材选用选择聚乙烯PE管。实际施工地埋管约304个。所有地埋管钻孔均在地下三层基础的大底板下进行，共43个环路，每环路不大于8个孔，地埋管孔间距离按照4m，不小于3.5m，距离桩基1～1.5m，共组成10个集分水器井，地下室外墙周围采用钢筋混凝土连续墙围护施工。

2、地埋管原理和地源热泵空调系统组成及工艺特点

2.1空调系统中地埋管原理

1.球阀;2.压力表;3.温度计;4.蝶阀;5.集水器;6.分水器;7.地埋管;

8.地下室大地板基础;9.地源热泵机组;10.地埋管循环水泵;11.风机盘管;

12.卫生间地暖;13.地源热泵循环水泵;14.空调供回水水泵;15.地暖供回水泵。

图1 地源热泵地埋管空调系统原理

2.2空调系统组成

本工程项目地源热泵空调系统主要包括：地埋管、地源热泵机组、冷却塔、冷水机组、锅炉、地埋管循环水泵、地源热泵循环水泵、冷冻机组冷冻循环水泵、冷却水循环水泵、定压装置、热交换器、集分水器、水处理设备、膨胀水箱、卫生间地板采暖、四管制新风机组、四管制风机盘管。

2.3空调系统中地埋管工艺特点

地埋管利用浅表层土壤地热资源进行蓄热蓄冷，通过水循环实现在土壤中吸热或放热的能量转换，达到空调制冷或制热效果，通过输入少量电能，就可以实现能量从低温热源向高温能源转移;该系统不抽地下水，因此不影响地基下沉，没有任何污染物排放，不影响周围生态环境，是最清洁、最经济的能源，是一个土壤源热泵系统，是一个地能换热系统工程。其优点：在采暖时，地埋管从地源的浅表土层或岩土中吸收热量，经过内部管路环路系统控制，熱量不断地转递到室内，使室内温度升高，从而达到采暖目的。在制冷时，地埋管从室内不断地吸收热量，经过环路系统的控制，将热量不断释放到地源中，使室内温度降低，从而达到制冷降温目的。地埋管具有换热效率高，热量散失小，维护费用低。根据本工程的土壤测试报告分析，项目采用单U形式，夏季排热量每米井深为65.8W，冬季吸热量为每米井深43.2W;整个地埋管需满足排热量2440KW，即冷负荷约1950KW，可承担吸热负荷1610KW，即热负荷2049 KW;由此推测地埋管蓄热蓄冷效应高，通过地埋管路循环，达到制热或制冷效果，地埋管利用地下地能量，以电力为辅，从而达到高效节能。其缺点：地埋管空调系统比一般空调系统的一次性投资高，大约高出百分之二十以上;地埋管前期准备工作繁琐，时间长，需做可行方案;地埋管安装难度大，施工现场管理要求比较高，要有专业队伍和专业人员施工;地埋管需要足够的场地空间，没有足够的场地，就没有更多的换热制冷置换;地埋管一旦有损坏，维修难度大。

3、地埋管施工工艺流程（见图2）

图2 地埋管施工工艺流程

4、地埋管施工技术

4.1施工准备

4.1.1本项目为深基坑工程，因此对地埋管施工要求尤为重要，即首先编制施工方案，并经审核批准，地埋管施工准备工作必须做得充分，包括人、材、机、环境施工准备。

4.1.2根据设计图纸定位放线，并清理基坑中障碍物后即可对地埋管位置进行测量放线。其基准控制点和水准点应反复核对及建立地埋管独立的放样系统。

4.2预制U型管

4.2.1地埋管材质应选用PE管，在地埋管井底部采用两个弯头和两根立管通过热熔连接后制作成一根U形管。

4.2.2一般预制U型管的长度应比立管孔深度再加水平至集分水器井的长度，另预留 5m长度，并与集分水器相连接。

4.2.3对预制好U型管，一定要编制好编号，以便于管路敷设对号入座，找正管路施工。

4.2.4预制完毕后须做好成品保护，并对管道末端进行封闭，且进行试压试验和严密性试验，保证管道不渗漏。

4.3钻孔准备

4.3.1首先了解工程现场土壤的地质条件。

4.3.2熟悉工程现场的地下管线分布情况，并做好明显标识。

4.3.3钻孔前进行建筑大地板基础的土壤平整。

4.3.4熟悉地埋管施工图。

4.3.5根据地埋管施工图，用白灰标识具体钻孔位置及总管坑槽位置。

4.3.6确定钻孔支架打设位置。

4.3.7确定钻孔机械电源容量及供给情况。

4.3.8提供水源至钻孔现场位置。

4.4土壤钻孔

4.4.1钻孔孔径约为180mm。

4.4.2钻孔深度>120m，并做好记录。

4.4.3钻孔是竖直埋地管换热器施工中最重要环节，为保证钻孔施工完成后孔壁保持完整，孔径大小略大于U型管道与灌浆管件的尺寸为宜，钻孔采用常规正循环钻井方法。

4.4.4根据工程现场实际情况，及时填写钻孔记录。

4.4.5根据工程需要和土壤情况，钻孔深度可适当增加，但不得缩短钻孔深度，并做好埋设相应管道的记录。

4.4.6钻孔完毕后进行孔径和钻孔深度验收。

4.5下管施工

4.5.1下管前将U型管内充满水，从而增加U型管的自重，减少下管过程中的浮力。

4.5.2采用机械吊杆拉直预制U形管道。

4.5.3将预制U形管道逐渐放入钻好的孔内，放入井孔时严禁突然放手，以免管子浮起后难以再放入井孔内。

4.5.4下管时注意保持钻孔的内外管同轴度和U型管道之间的距离。

4.5.5下管为垂直进行，下管速度要均速，做到不快不慢，防止下管过程中损坏塑料管，防止U型管上浮，确保下管到位。

4.5.6放置埋管，灌浆前应固定埋管，并在孔和管之间缝隙放入一些细黄砂来固定管子。

4.5.7大地板基础内出墙PE管道应加设护套保护。

4.5.8严格做好管口临时封闭，把管口封死，且保护接口不受破坏，以防管道堵塞。

4.5.9记录埋管前端编码及尾端编码。

4.5.10做好压力试验，填写试压验收记录。

4.5.11在全部工程完毕后，进行冲洗，冲洗设备流量应大于运行流量的两倍。

4.5.12当室外环境温度低于0℃时，不允许进行地埋管换热器的施工，以免由于室外环境温度影响地埋管的施工质量。

4.6管井灌浆

4.6.1为保证现场环境及泥浆重复使用，设置成品泥浆沉淀池。

4.6.2钻孔结束，下管好立埋管后，即开始采用膨润土和细沙的混合物灌浆。

4.6.3灌浆应采用专用设备（灌浆泵），通过绑扎好的灌浆管进行。

4.6.4确保根据灌浆速度，同时提升上拔灌浆管。

4.6.5在浆液涌出地面后停止灌浆，并拔出灌浆管，用黄砂填实固定管口。

4.6.6浆液膨胀凝固需24小时，此前严禁进入下一步施工。

4.7地埋横管施工

4.7.1根据图纸及现场要求进行备料施工，管道連接应用原厂提供专用热熔器对管路进行熔接焊接。

4.7.2 PE管道及水平埋地管的敷设，施工必须与设计相符。

4.7.3管道移入沟槽时，PE管道表面不得有划痕损伤。

4.7.4管材应沿管线敷设方向排列在管沟边。对敷设连接间隔时间较长或每次工程收工时，管口部位始终进行封闭保护。

4.7.5水平PE管道穿越集分水器井时必须设置防水套管。当采用金属套管时，套管两端管口应为钝口、坡口或翻边，PE管穿越套管时不得使其表面产生拉痕。

4.7.6立埋管施工完成后，开挖横埋管沟槽，深度大于1.5米。沟槽与立管交叉处应特别注意立管保护不受破坏。

4.7.7管沟内填充至少200mm厚度的细黄砂，且在管道范围内均采用细黄砂填实。

4.7.8管道连接前应确保管道内壁及接口清洁。

4.7.9系统检漏合格后，系统排气、注水;注水时从回路一端注水，另一端排气，切忌两端同时注水。

4.7.10横埋管出土至进户之间管道应保温，且做防水保护。

4.8回填

4.8.1埋地管道试压合格，确认无漏后，方可回填土。

4.8.2回填土应规范，确保其中无石头及其它硬物。

4.8.3回填土时应分层进行回填， 必须分层压实、均匀、并进行夯实。在施工地埋管管道直埋段时，确保在基础大底板下大面积回填时不损坏地埋管道。

4.8.4 回填土时始终对U形地埋管进行保压试验状态，随时观察管道渗漏情况，以防止回填土时损坏管道，及时修复管道。

4.8.5横埋管在大地板下面至少0.6m，回填后在设置对应的横管及立管标识。

4.9试压

4.9.1敷设管道时防止折断、扭结等现象，按施工操作程序采用热熔连接完毕后，应进行水压试验，试验合格后再进行下道程序。

4.10清洗与冲洗

4.10.1系统清洗在水系统设备和管道全部连接完毕后进行。

4.10.2为防止较大的杂物随冲洗水进入空调箱、风机盘管内部，在风机盘管供、回水支管的活接头以及空调箱回水管的法兰间设铜丝网。热交换器及冷水机组设临时冲洗旁同。

4.10.3试压合格后再进行清洗，冲洗时管内的流速不得低于每秒1.5m，直到放到水洁净为止。

5、地埋管施工质量控制

地埋管施工质量的好坏，直接影响空调效果。为确保地埋管顺利穿越建筑物底板基础，本工程设计地埋管集分水器井，并接入集水器和分水器上。地埋管施工每个环节不允许有较大偏差和不得有失误，应考虑PE管的材质在外力撞击下和硬质物以及高温接触容易受到损失的因素，考虑基础沉降，且在地埋管铺设施工完工区域、电焊、气割作业必须结束，并全面检查周围管道压力，严防管道渗漏及堵塞，确保地埋管路均有效，其施工作如下质量控制：

5.1首先在材料选用上，应先用合资或以上品牌，管配件选用定型品质;进场材料做到堆放规范，防止堆放造成积压变形。

5.2 PE管材切割操作规范，当管径≤De50时，应采用旋转切刀，切断处的管口内缩颈部分应采用扩孔推刀，也可以用专用管剪切断，管剪刀片卡口应调整到与所断管径相符，均匀用力，做到断口处应用配套整圆器整圆;当管径>De50时，采用手工切割（即可用钢锯或电动锯）。

5.3 PE管连接方式为热熔连接，热熔连接过程相对比较简单，热熔连接是通过加热管道焊接端面，是被加热的断面融化，并迅速将其贴合，应保持有一定的压力，冷却时间，达到融接的目的。熔接温度控制通常在200℃～235℃之间。热熔连接必须符合施工规范和操作流程要求，以保证热熔连接质量。

5.4 U型管制作过程控制，采用与出厂配套的专用热熔焊接机设备进行热熔连接，管道接口熔焊作业必须派专人操作，去除表面氧化层的长度应适应，用洁净棉布擦净加热面上的污物。清理管道管口，做到无毛刺，斜口。熔接管材插入加热时要用手握紧，不要太快移动，不要旋转，加热冷却时间应符合要求，熔焊接口必须规范达标。

5.5钻孔深度符合设计要求，垂直钻孔，钻孔前精确定位，孔口设置衬垫物，防止U型管下管过程中受损，采取U型管两支管分开状态以保证换热效果，孔外管道采取保护措施。

5.6地埋管的回填灌浆自下而上封孔，确保密实、无空腔。

5.7地埋横管基本都在基础大底板下施工的，因此地埋横管应同地埋管一样重要，安装时随时进行管口封堵措施，管道施工必须符合规范要求。

5.8水平管施工沟槽底部铺设细砂，回填料应与管道接触紧密，但不得损伤管道，对每根管道打压。

5.9 U型管及埋地横管的管道试压工作，应作为施工质量控制的重要工作环节，所有试压工作必须到位。地埋管施工完成后进行48小时管道严密性试验及管道保压工作;以保证地埋管的施工质量。

5.10为防止U型管被砼支撑损坏或被机械吊杆碰撞，确保U型管质量，须做好成品保护。

结语：

本工程项目地源热泵空调系统中地埋管敷设在基础大底板下，是一项设计和施工上创新工程，是一项新工艺、新技术、新能源的工程;该地埋管施工技术可行，施工措施得当，施工管理严格，质量控制到位，通过运行使用，系统稳定可靠，空调效果佳，它不仅减少环境污染，节约能源，而且具有制冷、采暖功能;是一种低碳、舒适、绿色、节能、环保、优质、高效的空调系统工程，是一项值得房地产业暖通工程借鉴的施工技术。